Een wereldwijde studie heeft een paradox gevonden:onze watervoorraden slinken terwijl de klimaatverandering zorgt voor meer intense regen. En de boosdoener is het drogen van de grond, zeggen onderzoekers, wijzend op een wereld waar droogte-achtige omstandigheden het nieuwe normaal zullen worden, vooral in gebieden die al droog zijn.

De studie - de meest uitgebreide wereldwijde analyse van regenval en rivieren - werd uitgevoerd door een team onder leiding van professor Ashish Sharma van de Australische UNSW (University of New South Wales) in Sydney. Het baseerde zich op feitelijke gegevens van 43, 000 regenvalstations en 5300 riviermeetpunten in 160 landen, in plaats van zijn bevindingen te baseren op modelsimulaties van een toekomstig klimaat, die onzeker en soms twijfelachtig kan zijn.

Grote rivieren drogen uit

"Dit is iets dat gemist is, " zei Sharma, een ARC Future Fellow aan de UNSW's School of Civil and Environmental Engineering. "We hadden verwacht dat de regenval zou toenemen, omdat warmere lucht meer vocht opslaat – en dat is ook wat klimaatmodellen voorspelden. Wat we niet hadden verwacht, is dat ondanks alle extra regen overal ter wereld, de grote rivieren drogen uit.

"We denken dat de oorzaak ligt in het uitdrogen van de bodem in onze stroomgebieden. Waar deze ooit vochtig waren voor een stormgebeurtenis - waardoor overtollige regenval in rivieren kon wegvloeien - zijn ze nu droger en nemen ze meer van de regen op, dus minder water maakt het als stroming.

"Minder water in onze rivieren betekent minder water voor steden en boerderijen. En drogere grond betekent dat boeren meer water nodig hebben om dezelfde gewassen te verbouwen. Erger nog, dit patroon herhaalt zich over de hele wereld, serieuze proporties aannemen op plaatsen die al droog waren. Het is buitengewoon zorgwekkend, " hij voegde toe.

'Blauw water' versus 'groen water'

Voor elke 100 regendruppels die op het land vallen, slechts 36 druppels zijn 'blauw water' - de regenval die meren binnenkomt, rivieren en watervoerende lagen – en daarom al het water gewonnen voor menselijke behoeften. De overige tweederde van de regenval wordt grotendeels vastgehouden als bodemvocht, ook wel 'groen water' genoemd, en gebruikt door het landschap en het ecosysteem.

Omdat door de opwarming van de aarde meer water uit de bodem verdampt, die droge bodems nemen meer van de regen op als die zich voordoet, waardoor er minder 'blauw water' overblijft voor menselijk gebruik.

"Het is een dubbele klap, " zei Sharma. "Er komt minder water terecht waar we het kunnen opslaan voor later gebruik. Tegelijkertijd, meer regen is overweldigende drainage-infrastructuur in steden, leidt tot meer stedelijke overstromingen."

Wereldwijd gesprek nodig

Professor Mark Hoffman, UNSW's decaan van engineering, verwelkomde Sharma's onderzoek en riep op tot een wereldwijd gesprek over hoe om te gaan met dit zich ontvouwende scenario, vooral in Australië, dat al het droogste bewoonde continent is (afgezien van Antarctica).

"Het is duidelijk dat er geen simpele oplossing is, dus we moeten ons hierop voorbereiden, " zei hij. "Klimaatverandering blijft ons onaangename verrassingen bezorgen. Hoe dan ook, als ingenieurs, onze rol is om het probleem te identificeren en oplossingen te ontwikkelen. Het probleem kennen is vaak het halve werk, en deze studie heeft zeker enkele belangrijke geïdentificeerd."

In een paper gepubliceerd in november in de American Geophysical Union's Onderzoek naar waterbronnen , Sharma en collega's schrijven dat ondanks wijdverbreid wereldwijd bewijs van stijgende neerslagextremen, er is geen bewijs van een toename van overstromingen, met bewijs dat meer wijst in de richting van verminderde overstromingspieken voor de gematigde overstromingen die de belangrijkste bijvulgebeurtenissen in watervoorzieningsreservoirs vormen. "Hoewel extreme overstromingen kunnen toenemen als gevolg van de grotere stormen die zich voordoen, deze overstromingen zijn vaak te groot om te worden opgeslagen voor watervoorziening. Het zijn de minder extreme overstromingen waar onze reservoirs van afhankelijk zijn, ' zei Sharma.

"In het geheel, de omvang van de overstromingen neemt af, "Schrijf Sharma en zijn co-auteurs, Dr. Conrad Wasko van de Universiteit van Melbourne, en professor Dennis Lettenmaier van de University of California Los Angeles. (Wasko was gedurende het grootste deel van het onderzoek Sharma's PhD-student aan de UNSW).

Grote dalingen in bodemvocht

Ze suggereren dat grote dalingen in de hoeveelheid vocht in de bodem, in combinatie met de inkrimping van de geografische spreiding van elke stormgebeurtenis, zijn de belangrijkste redenen waarom toename van extreme regenval niet leidt tot een overeenkomstige toename van overstromingen.

Ze wijzen op eerder Amerikaans onderzoek waaruit blijkt dat, bij extreme regenval, als de omliggende grond nat is voor een storm, 62% van de regen leidt tot overstromingen die opgevangen worden door stroomgebieden. Maar als de grond droog is, slechts 13% van de regen leidt tot overstromingen.

"Dit is een beetje in tegenspraak met het toenemende overstromingsargument in eerdere IPCC-rapporten [Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering], maar wijzend op een mogelijk veel erger scenario, " zei Sharma. "Kleine overstromingen zijn erg belangrijk voor de watervoorziening, omdat ze dammen vullen en de basis vormen van onze watervoorziening, ' zei Sharma.

"Maar ze komen minder vaak voor, omdat de bodem de extra regen opzuigt. Zelfs als een grote storm veel regen dumpt, de bodem is zo droog dat ze meer water opnemen dan voorheen, en minder bereikt de rivieren en stuwmeren."

Minder stromen naar reservoirs

Eerder onderzoek heeft dit tot nu toe gemist. "Iedereen is geobsedeerd door de overstromingskant van de vergelijking, maar heeft de meer kritische component genegeerd, dat is de omstreden watervoorziening die afkomstig is van verminderde stromen in onze reservoirs, " hij voegde toe.

Dus wat is de oplossing? "Een optie is wachten tot internationale overeenkomsten van kracht worden, dus broeikasgasconcentraties kunnen worden beperkt - maar dit zal lang duren. De andere optie is om proactief te zijn, en onze watersystemen opnieuw ontwerpen, zodat we ons beter kunnen aanpassen en het hoofd kunnen bieden."

Om zich aan te passen aan deze nieuwe realiteit, nieuw beleid en nieuwe infrastructuur nodig is. In gebieden waar de watervoorziening krimpt, waterintensieve landbouw moet worden beperkt of elders worden verplaatst, terwijl de opslagcapaciteit van het reservoir mogelijk moet worden uitgebreid. In stedelijke gebieden, waar overstromingen steeds vaker voorkomen, prikkels om 'groene steden' te creëren en overstromingswater op te slaan of om te leiden zullen moeten worden onderzocht.

Re-engineering op grote schaal

"We moeten ons aanpassen aan deze opkomende realiteit, " zei Sharma. "We zullen op sommige plaatsen op grote schaal moeten worden herontworpen als we erin willen blijven wonen. Maar het is mogelijk:plaatsen als Arizona en Californië krijgen jaarlijks amper 400 mm regen, maar hebben hun watervoorzieningssystemen ontworpen om voorheen onbewoonbare plaatsen leefbaar te maken.

"Of neem het Snowy Mountain Scheme:het gaat niet alleen om waterkracht, het is ook een complex watervoorzieningssysteem met 225 km aan tunnels, pijpleidingen en aquaducten."

Sharma zei dat het antwoord niet alleen meer dammen was. "Re-engineeringoplossingen zijn niet eenvoudig, ze moeten per regio worden geanalyseerd, kijkend naar de kosten en de baten, kijkend naar de verwachte verandering in de toekomst, terwijl je ook eerdere projecten bestudeert, zodat fouten niet worden herhaald. Er zijn geen zilveren kogels. Elk grootschalig re-engineeringproject zal aanzienlijke investeringen vergen, maar de kosten van niets doen zou monsterlijk zijn."

In stedelijke gebieden, het omgekeerde zal nodig zijn:overstromingen komen vaker voor en heviger. De wereldwijde economische verliezen door overstromingen zijn gestegen van gemiddeld $ 500 miljoen per jaar in de jaren tachtig tot ongeveer $ 20 miljard per jaar in 2010; tegen 2013, dit steeg tot meer dan $ 50 miljard dollar. Het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering verwacht dat dit in de komende 20 jaar meer dan zal verdubbelen naarmate extreme stormen en regenval toenemen en een groeiend aantal mensen naar stedelijke centra trekt.

Hierop inspelen is mogelijk, maar zal grootschalige re-engineering van veel steden vereisen, zegt Sharma. "Tokyo werd vroeger elk jaar overspoeld door overstromingen, maar ze bouwden een enorme ondergrondse tank onder de stad die het vloedwater opslaat, en geeft het later vrij. Overstromingen zie je daar nu nooit meer."